Recherche d'émission gamma de très haute énergie et de neutrinos provenant de microquasars avec HESS et ANTARES/KM3NeT

Search for very-high-energy gamma ray and neutrino emission from microquasars with HESS and ANTARES/KM3NeT.

• Auteur / Autrice : Sébastien Le stum
• Direction : Jean-Pierre Ernenwein, Damien Dornic
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Ernenwein, Catherine Boisson, Damien Dornic, Rosa Coniglione, Alexis Coleiro
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Boisson, Rosa Coniglione

Mots clés

Mots clés libres

Microquasars

Rayons gamma

H.e.s.s.

Neutrino

Antares

KM3NeT

Microquasars

Gamma rays

H.e.s.s.

Neutrino

Antares

KM3NeT

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse porte sur un ensemble d’études réalisées dans le cadre de l’astronomie multimessager. Ainsi, nous nous basons principalement sur les données récoltées par le télescope à rayons gamma de très haute énergie HESS et par les télescopes sous-marins à neutrinos ANTARES et KM3NeT. Les objets principaux de cette étude sont les microquasars, des systèmes binaires galactiques comportant un objet compact, trou noir ou étoile à neutron, et une étoile compagnon. Ces systèmes présentent des phénomènes d’accrétion-éjection et sont particulièrement visibles dans le domaine des rayons X et des ondes radio pendant des phases d’éruption intense et transitoires. En nous concentrant sur ces phases d’activité, nous recherchons des émissions de rayons gamma et de neutrinos pouvant être marqueurs de l’accélération de particules à très haute énergie dans ces systèmes. Aucun signal significatif n’ayant pu être mis en évidence, les résultats de cette étude sont un ensemble de limites supérieures que nous plaçons sur des distributions spectrales en énergie. Une autre partie de la thèse se place dans le cadre plus large de l’astronomie temps-réel, avec le développement de méthodes d’analyse pour la recherche de signaux neutrinos avec le télescope KM3NeT/ORCA en coïncidence avec des alertes de phénomènes transitoires lancées à la communauté. Ces méthodes sont appliquées à la recherche de corrélation avec des neutrinos de haute énergie détectés par le télescope IceCube, au sursaut gamma GRB221009A et aux détections d’ondes gravitationnelles. Enfin, l’application de ces méthodes à l'analyse de données en temps-réel de KM3NeT est discutée.

The work presented in this thesis covers a range of studies performed in the context of multi-messenger astronomy. We mainly rely on data collected by the Very-High-Energy gamma-ray telescope HESS and the deep-sea neutrino telescopes ANTARES and KM3NeT. The main objects of this work are microquasars, galactic binary systems including a compact object, black hole or neutron star, and a companion star. These systems exhibit accretion-ejection phenomena and are particularly visible in X-ray and radio during intense transient outbursts. Focusing on these flaring periods, we search for gamma-rays and neutrinos that could be emitted by particles accelerated to very high energy in these systems. No significant signal could be detected, and the results of this study are upper limits that we put on spectral energy distributions. Another part of this thesis presents the work done in the broader context of time domain astronomy, with the development of analysis methods for the search of neutrino signals in the telescope KM3NeT/ORCA in coincidence with alerts of transient phenomena sent to the community. These methods are applied for the search of a coincident signal to several high-energy neutrinos detected by the IceCube telescope, to the gamma-ray burst GRB221009A, and to gravitational wave detections. Finally, the application of these methods to the analysis of real-time data from KM3NeT is discussed.